Za postojanje zvijezda, galaksija, planeta i oblika života poput nas potreban je bogat i raznolik skup složenih molekula. Ali prije nego što su ljudi i sve složene molekule od kojih smo stvorili, mogli su postojati prvi iskonski molekuli koji su pokrenuli dugački lanac kemijskih događaja koji su doveli do svega što danas vidite oko sebe.
Iako je dugo postojalo teorijsko postojanje, nedostatak opažanja za ovu molekulu bio je problematičan za znanstvenike. Sada su ga pronašli i oni znanstvenici mogu lako odmarati. Njihova teorija predviđanja pobjeđuje!
U vrlo ranim danima Svemira postojalo je samo dvije ili tri vrste atoma. Vodonik, helij i male količine litija stvoreni su nukleosintezom Velikog praska. Svi ostali elementi su kasnije kovani u zvijezdama. Zvijezde su uglavnom vodik, ali zvijezde se ne mogu stvoriti od jednostavnih vodikovih atoma stvorenih u Velikom prasku. Oni nastaju iz onoga što se naziva molekularni vodik. A molekularni vodik se ne bi mogao stvoriti bez takozvane "prve molekule", kombinacije helija i vodika zvane helijev hidrid. Teorija kaže da je helij hidrid nastao oko 100.000 godina nakon Velikog praska.
"Bilo je tako uzbudljivo biti tamo, prvi put kad vidim podatke helijum hidridom."
Rolf Guesten, Max Planck Institut za radio astronomiju, glavni autor.
Možete fotografirati snimak ranog Svemira, negdje oko 100 000 godina nakon Velikog praska. Bilo je vrlo vruće, naseljen je samo vodikom, helijem i onom sitnom litijom. Prije nego što se atomska populacija Svemira mogla diverzificirati, zvijezde su se morale oblikovati. Jednom kada se počelo hladiti, uslovi su počeli postajati sve zreliji za stvaranje zvijezda.
Ali moralo se dogoditi i nešto drugo. Hlađenje Svemira nije bilo dovoljno da se zvijezde formiraju. Molekularni vodik je morao biti stvoren, jer su zvijezde načinjene uglavnom od molekularnog vodika, a ne od jednostavnog atomskog vodika stvorenog Velikim praskom. (Znanstvenici ga ne nazivaju jednostavnim vodikom, oni ga nazivaju samo vodikovim atomom.)
Većina vodika u Svemiru je molekularni vodik.
Ali jedan je atom vodika rijedak u današnjem Svemiru, jer je slobodni radikal i stvarno reaktivan. Molekularni vodik je molekula u kojoj su dva vodikova atoma spojena. Sastoji se od dva protona i dva elektrona i vrlo je stabilan. Vani u svemiru postoje ogromni oblaci molekularnog vodika, a zvijezde iz tih oblaka.
Problem u ranom Svemiru bio je u tome što se, iako su se stvari hladile, molekulski vodik nije mogao sam formirati. Prema teoriji, jednostavni vodik potreban je za interakciju sa određenom molekulom prije nego što se mogao formirati, a ta molekula je helijev hidrid. Ta interakcija bila je prvi korak u kemiji svemira.
"Nedostatak dokaza o postojanju helijum hidrida u međuzvjezdanom prostoru desetljećima je bio astronomska dilema."
Rolf Guesten, Max Planck Institut za radio astronomiju, glavni autor
Iako je teorija rekla da helijum hidrid mora postojati, i iako je stvoren u laboratoriju 1925. godine, nikada nije viđen u svemiru. To je vrlo mokraća molekula, jer jedan od njezinih sastavnih atoma je helij, plemeniti plin. I plemeniti plinovi vrlo nerado reagiraju s drugim atomima.
Ali sada su ga pronašli.
U radu objavljenom 17. travnja u časopisu Nature, istraživači su istakli kako su otkrili neuhvatljivi helij hidrid u
planetarna maglina zvana NGC 7027. Koristili su NASA-inu SOFIJU, ili
Stratosferski opservatorij za infracrvenu astronomiju, da ga potražimo. SOFIA je pretvoreni Boeing 747SP koji leti na velikim nadmorskim visinama, iznad atmosferskih smetnji, da bi napravio opažanja.
Još od 1970-ih znanstvenici su smatrali da NGC 7027 ima potrebne uvjete da postoji helijev hidrid. Koristeći SOFIA i njemački GREAT instrument (njemački prijemnik na Terahertz frekvencijama) sondirali su NGC 7027 u potrazi za neuhvatljivom molekulom.
Vodeći autor rada je Rolf Guesten iz Instituta Max Planck za radio astronomiju u Bonnu u Njemačkoj. „Nedostatak dokaza o postojanju helijum hidrida u međuzvjezdanom prostoru desetljećima je bio astronomska dilema“, rekao je Guesten.
Planetarna maglica, gdje su je istraživači primijetili, ima uvjete za stvaranje helijum hidrida. Zvijezda starenja izbacila je pravu toplinu i ultraljubičasto zračenje molekule. No, gledanje unutar te maglice pokazalo se vrlo teškim. Uđite u SOFIJU i VELIKO.
SOFIA je vrsta hibrida između zemaljskog teleskopa i svemirskog teleskopa. Sa svog vidikovca, udaljenog 45 000 stopa, oslobođen je većine Zemljinih atmosferskih smetnji, poput svemirskog teleskopa. No, fleksibilniji je Leži između misija, a njegova se instrumentacija može mijenjati ili prilagođavati više kao kopneni teleskop.
U ovom je slučaju njemački VELIKI instrument integriran u SOFIA 2011. godine. A pokazalo se da je ključni u ovom istraživanju.
"U mogućnosti smo promijeniti instrumente i instalirati najnoviju tehnologiju", rekao je Naseem Rangwala, znanstvenik, zamjenik projekta SOFIA. „Ova fleksibilnost omogućava nam poboljšati zapažanja i odgovoriti na najupornija pitanja na koja znanstvenici žele dobiti odgovor.“
U 2016. godini znanstvenici su počeli koristiti SOFIA i GREAT za ispitivanje NGC 7027 za neuhvatljivi helij hidrid. Svaka molekula uzajamno djeluje sa svjetlošću, a GREAT je podešen na frekvenciju helijum hidrida, slično podešavanju radija na određenu stanicu. I konačno su se posrećili.
"Bilo je tako uzbudljivo biti tamo, prvi put kad vidim podatke helijum hidrid. Ovo dovodi dugu potragu do sretnog kraja i eliminira sumnje u naše razumijevanje temeljne kemije ranog svemira.
Rolf Guesten, Max Planck Institut za radio astronomiju, glavni autor
„Bilo je tako uzbudljivo biti tamo, prvi put kad vidim podatke helijum hidrida“, rekao je Guesten. "Ovo donosi dugu potragu za sretnim završetkom i uklanja sumnje u našem razumijevanju temeljne kemije ranog svemira."
Ovo je sretan kraj jednog od pitanja s najviše pitanja o astronomiji. Uspješan zaključak potrage za helijum hidridom lijepa je pobjeda za naše teorije koje detaljno opisuju evoluciju Svemira.
Ako ste prijatelji sa znanstvenicom, kupite joj pivo i pokažite malo za njihov naporan rad!
Izvori
- Istraživački rad: Astrofizička detekcija iona helijum hidrid HeH
- Priopćenje za javnost: Konačno je pronađena prva vrsta molekula Svemira
- NASA: Web stranica SOFIA
- Wikipedija: ion helijum hidrida
